探討煤礦防治水實(shí)用技術(shù)及裝備

郭晉偉

(太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西太原030043)

0 引言

煤礦水災(zāi)是煤礦開采、生產(chǎn)過程中常發(fā)生的煤礦事故。煤礦水災(zāi)的發(fā)生在一定程度上不利于煤礦業(yè)的健康發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得煤礦的開采量大大增加，由此導(dǎo)致水災(zāi)事故的頻繁發(fā)生，這不僅極大影響煤礦工作的工作效率，并且不利于煤礦業(yè)的有序發(fā)展，甚至還會(huì)給工作人員的生命帶來威脅。因此，對(duì)煤礦防治水實(shí)用技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行分析，有著不容忽視的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦井水災(zāi)帶來的危害

礦井水災(zāi)的發(fā)生會(huì)給整個(gè)煤礦業(yè)帶來嚴(yán)重的危害，危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

礦井水災(zāi)會(huì)嚴(yán)重污染生產(chǎn)環(huán)境。煤礦井內(nèi)發(fā)生水災(zāi)，大量的水會(huì)堆積在礦井的巷道內(nèi)，這會(huì)使礦井的頂板更加松散，使工作的場(chǎng)所和其他巷道內(nèi)的空氣更加潮濕，對(duì)礦井內(nèi)的工作環(huán)境造成污染，對(duì)井內(nèi)工作人員的身體健康帶來威脅。同時(shí)，不利于井內(nèi)工作的順利開展，大大降低工作效率和生產(chǎn)效率。

導(dǎo)致投資成本的增加。在水災(zāi)發(fā)生以后，往往需要投入一定的人力、物力、財(cái)力來進(jìn)行排水工作，這在一定程度上使投資的費(fèi)用增加，并且也會(huì)使每一噸煤的成本增加。同時(shí)礦井內(nèi)的出水量的多少會(huì)直接影響投資費(fèi)用，礦井內(nèi)的出水量多，則排水費(fèi)用就會(huì)增加;相反，礦井內(nèi)的出水量少，則排水費(fèi)用就少。所以，應(yīng)盡量減少井內(nèi)出水量，將企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失降到最低。

井內(nèi)出水會(huì)降低生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。礦井內(nèi)有大型生產(chǎn)設(shè)備和防護(hù)措施，水災(zāi)的發(fā)生會(huì)不斷對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和防護(hù)措施進(jìn)行侵蝕，大大降低了井內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。

井內(nèi)水災(zāi)的發(fā)生會(huì)浪費(fèi)資源，也會(huì)造成中毒。這里所說的資源浪費(fèi)主要指的是水災(zāi)對(duì)井內(nèi)隔離煤柱的損傷。此外，水災(zāi)還會(huì)使井內(nèi)的瓦斯不斷積聚，會(huì)使井內(nèi)爆炸的發(fā)生率提高，容易導(dǎo)致硫化氫中毒。

水災(zāi)的發(fā)生會(huì)造成不同程度的人員傷亡。礦井出水量特別嚴(yán)重、超過工作人員的排水能力的時(shí)候，或者是井內(nèi)的水突然噴涌，這樣的情況發(fā)生后會(huì)造成礦井的局部廢棄甚至是停止運(yùn)轉(zhuǎn)，如果出水情況更加嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致工作人員的傷亡，使礦井被迫關(guān)閉，嚴(yán)重降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

2 礦井水災(zāi)的類型及防治技術(shù)措施

2.1 礦井水災(zāi)的類型

礦井內(nèi)的水災(zāi)有不同的類型，主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分類:一方面，根據(jù)水源和采掘空間的關(guān)系將水災(zāi)的類型分為地表水、底板水、老空水和頂板水;另一方面，根據(jù)不同的導(dǎo)水通道將水災(zāi)類型分為斷層突水、陷落柱突水和巖體裂隙突水。斷層突水和陷落柱突水是礦井內(nèi)最常發(fā)生的水災(zāi)類型。

2.2 礦井水災(zāi)防治技術(shù)措施

可以從以下幾個(gè)方面做好水災(zāi)防治工作。

1)做好前期準(zhǔn)備工作，找出礦井內(nèi)充水的水源。找出礦井以及開采區(qū)附近的充水水源以及排水通道是礦井水災(zāi)防治技術(shù)措施的關(guān)鍵步驟，通過井下物探技術(shù)手段和水化學(xué)探測(cè)技術(shù)手段可以在一定程度上提高我國(guó)的井內(nèi)探測(cè)技術(shù)，這樣會(huì)產(chǎn)生意想不到的效果。

2)做好水文觀測(cè)方面的工作。要不斷搜集井區(qū)附近氣象、降水量和水文地質(zhì)等方面的資料，并且調(diào)查洪水泛濫對(duì)井區(qū)造成的影響。同時(shí)，要隨時(shí)觀測(cè)礦井水的來源以及不同季節(jié)涌水量對(duì)礦井的影響。

3)井下探水。煤礦生產(chǎn)工作往往是在地底下工作，受水文和地質(zhì)條件的影響比較大。就目前情況而言，礦區(qū)生產(chǎn)過程中科學(xué)技術(shù)手段的落后會(huì)極大限制礦區(qū)工作人員的認(rèn)知能力，沒有辦法對(duì)地下含水量實(shí)施探測(cè)，對(duì)礦區(qū)工作帶來嚴(yán)重后果。在礦區(qū)開采、生產(chǎn)過程中要認(rèn)真分析已經(jīng)搜集到的數(shù)據(jù)資料，并對(duì)井區(qū)的出水情況進(jìn)行推斷，只有這樣才能夠在水災(zāi)發(fā)生時(shí)采取有效的防治技術(shù)措施，保證礦區(qū)工作的安全。

4)疏通放水。知道煤礦開采區(qū)的水源之后，根據(jù)具體情況分析疏通防水的可能性。如果查明威脅到礦區(qū)的水源就要及時(shí)對(duì)礦區(qū)的水源進(jìn)行排水。礦井水災(zāi)防治措施中最有效的方法便是疏通放水。

5)阻截水源。在探測(cè)到礦區(qū)的水源之后，種種條件的限制會(huì)在一定程度上導(dǎo)致礦區(qū)排水困難。在這種情況下就要發(fā)揮防水閘門、防水墻的積極作用，對(duì)水源進(jìn)行有效阻截，盡量將開采區(qū)和水源分開，將水災(zāi)的危害降到最低。

3 煤礦防治水實(shí)用技術(shù)及裝備

3.1 井下放水試驗(yàn)技術(shù)

煤礦水文勘查中最有效的方法便是放水試驗(yàn)，這種試驗(yàn)廣泛適用于水文地質(zhì)類型比較復(fù)雜的礦井，因?yàn)檫@種試驗(yàn)技術(shù)可以直接、形象地將礦井的安全程度反映出來，資金投入也比較少，所以應(yīng)用比較廣泛。在八九十年代利用井下放水試驗(yàn)技術(shù)對(duì)東、西部地區(qū)的礦井進(jìn)行了聯(lián)合性的放水試驗(yàn)，這種試驗(yàn)技術(shù)大大節(jié)省了煤炭資源，并且保證了煤礦生產(chǎn)過程的安全性。

井下放水試驗(yàn)技術(shù)的裝備主要有水質(zhì)檢測(cè)儀、礦井水情實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)、高壓水上鉆探孔口防噴設(shè)備、應(yīng)用于地下水流的數(shù)值模擬軟件等。

3.2 三維地震勘探技術(shù)

利用三維地震勘探技術(shù)可以對(duì)煤田開采地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及煤層的彈性參數(shù)進(jìn)行探測(cè)。在地勢(shì)較低的河北、山東等平原地區(qū)，西安研究院得到了準(zhǔn)確的探測(cè)數(shù)據(jù)，所得到的探測(cè)數(shù)據(jù)主要用來分析3 m落差斷層，這種方法在霍林河草原、神東沙漠等地區(qū)也獲得了不錯(cuò)的成績(jī)。

三維地震勘探技術(shù)的主要裝備有ARISE數(shù)字地震勘探儀、相應(yīng)的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。

3.3 電磁類探測(cè)技術(shù)

電磁類探測(cè)技術(shù)應(yīng)用地區(qū)廣泛，不受地表?xiàng)l件的限制，這種探測(cè)技術(shù)應(yīng)用在山區(qū)、沙層等地震盲區(qū)會(huì)產(chǎn)生不錯(cuò)的效果，并且這種探測(cè)技術(shù)使水災(zāi)勘查技術(shù)變得更加完善。這種探測(cè)技術(shù)在探測(cè)準(zhǔn)確度、資金投入、適應(yīng)性等方面存在著非常大的差異，但是這種探測(cè)技術(shù)有很多種使用方法，并且為礦區(qū)的合理布局提供了數(shù)據(jù)參考。

電磁類探測(cè)技術(shù)的主要裝備有YDZ(A)礦用直流電法儀、磁偶源MAXI－PROBE勘探儀、YT120(A)礦用音頻電穿透儀和相關(guān)的解釋軟件等。

3.4 水情、水災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在礦區(qū)生產(chǎn)過程中KJ117礦井水情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用可以對(duì)礦井里的水文情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)可以及時(shí)地反映礦井內(nèi)的水壓和水位情況，并且這種技術(shù)可以自動(dòng)搜集、傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)多個(gè)礦區(qū)已經(jīng)采用了這種監(jiān)測(cè)技術(shù)，表明了煤礦防治水技術(shù)的進(jìn)步。

水情、水災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)的裝備主要有KJ117礦井水情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、YJSZ(A)水位自動(dòng)記錄儀、YJS(A)礦用水壓自記儀、YJSY(A)水位遙測(cè)儀(GSM)。

4 結(jié)語

總之，煤礦防水害工作需要煤礦工作人員、技術(shù)人員及防治水實(shí)用設(shè)備的生產(chǎn)廠家共同努力，所以，在日常的工作中應(yīng)當(dāng)將防治水災(zāi)作為工作的重中之重，通過講座、進(jìn)修等方式對(duì)工作人員實(shí)施相關(guān)專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，提高工作人員的安全意識(shí)，減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生率，從而促進(jìn)煤礦工業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

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